Grawer laserowy DIY: materiały, montaż, instalacja oprogramowania. Wykonanie grawera laserowego w oparciu o Arduino Grawer laserowy zrób to sam z drukarki

Grawerki znajdują szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu nie tylko do grawerowania różnych materiałów, ale także do wiercenia miniaturowych otworów, polerowania, szlifowania i frezowania. Za ich pomocą te same operacje można wykonać w domu. Jeśli jest to wymagane tylko sporadycznie lub po prostu chcesz zaoszczędzić na zakupie narzędzia, możesz samodzielnie wykonać mini-wiertarkę ze niepotrzebnego sprzętu, który często leży nieużywany w garażach lub magazynach. Za pomocą domowych wierteł można wykonać te same operacje, co fabrycznym narzędziem o podobnej mocy, wystarczy użyć odpowiednich przystawek.

Ze względu na cechy ich funkcjonowania grawerki dzielą się na frezarskie i laserowe. W pierwszym materiał jest przetwarzany za pomocą różnych załączników. W modelach laserowych całą pracę wykonuje wiązka lasera - to bezdotykowa metoda grawerowania. Co więcej, takie urządzenie należy do kategorii sprzętu high-tech. Ale domowy grawer można wykonać w domu.

Aby stworzyć grawer laserowy własnymi rękami, będziesz potrzebować następujących części, narzędzi i materiałów:

• silniki krokowe z napędu DVD;
• Platforma obliczeniowa Arduino;
• Płyta Proto z wyświetlaczem;
• wyłączniki krańcowe do silników;
• moduł laserowy (na przykład moc 3 W);
• urządzenie do regulacji stałej wartości napięcia;
• laserowy układ chłodzenia;
• MOSFET (tranzystor);
• tablice do montażu elementów sterujących silnikami elektrycznymi;
• rama;
• koła zębate i paski do nich;
• łożyska o różnych rozmiarach;
• deski drewniane: 2 sztuki o wymiarach 135x10x2 cm i dwie kolejne - 125x10x2 cm;
• 4 okrągłe metalowe pręty o przekroju 10 mm;
• smar;
• zaciski, śruby z podkładkami i nakrętkami;
• wice;
• narzędzia ślusarskie;
• wiertła;
• wyrzynarka lub piła tarczowa;
• pilniki lub papier ścierny;
• komputer lub laptop.

Silniki krokowe można pobrać nie tylko z DVD, ale także z praktycznie nieużywanej drukarki.

Maszyna jest montowana zgodnie z następującym algorytmem:

• stworzyć fundament;
• zainstalować prowadnice z ruchomymi wózkami;
• zmontować obwód elektryczny;
• zainstaluj niezbędne programy na komputerze;
• przeprowadzić regulację (strojenie) głowicy lasera;
• sprawdź funkcjonalność maszyny.

Schemat podłączenia Silniki elektryczne krokowe pobrane z drukarki atramentowej lub DVD pokazano na poniższym zdjęciu.

Całą sekwencję czynności pozwalającą na złożenie grawera laserowego za pomocą Arduino szczegółowo prezentujemy na poniższym filmie.

Utworzony grawer CNC będzie kosztować dużo taniej niż jakiekolwiek fabrycznie produkowane modele laserowe. Można go stosować do wykonywania pieczątek, do fotorezystu, do obróbki drewna, sklejki, tworzyw sztucznych, tektury, styropianu i arkuszy korka. Istnieje również możliwość grawerowania metalu.

Montaż grawera elektrycznego ze statywem i giętkim wałem

Grawer elektryczny to najpopularniejszy rodzaj tego typu narzędzia w domu. Aby samodzielnie stworzyć funkcjonalnie kompletne urządzenie, które będzie w stanie konkurować z analogami produkowanymi na skalę przemysłową, będziesz potrzebować silnika elektrycznego zasilanego napięciem przemiennym 220 V. Takie silniki elektryczne można pobrać z następującego sprzętu:

• Magnetofony szpulowe typu radzieckiego;
• Odtwarzacze DVD;
• pralki;
• szlifierki kątowe;
• elektryczne maszyny do szycia.

Ostatnia opcja jest optymalna, ponieważ za pomocą wbudowanego reostatu można regulować prędkość w dość szerokim zakresie.

Do użytku domowego wystarcza wiertarka o prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym do 6 tysięcy obrotów na minutę.

Trzymanie w jednej ręce silnika elektrycznego z któregokolwiek z wymienionych typów sprzętu jest niewygodne, a w większości przypadków po prostu niemożliwe. Dlatego będziesz potrzebować elastyczny wałek do grawera. W takim przypadku ogólny widok przyszłego urządzenia będzie mniej więcej taki, jak na zdjęciu poniżej.

Funkcjonalność powstałego urządzenia grawerującego będzie zależała od materiałów i mechanizmów zastosowanych podczas montażu. Silnik można umieścić na stole, ale wygodniej jest to zrobić statyw dla grawera, a raczej jego podobieństwo.

Produkcja wałka giętkiego

Z elastycznym wałem wszystko jest stosunkowo proste. Można to zrobić na kilka sposobów:

• ze starego wału napędowego, na przykład z wiertarki dentystycznej;
• za pomocą linki prędkościomierza motocykla lub samochodu.

Można również zastosować mocowanie wału roboczego z wiertarki lub zrób to sam z różnych materiałów, na przykład drewna, tekstolitu, rur z tworzyw sztucznych. Z tekstolitu Urządzenie (uchwyt) do trzymania sprzętu wykonane jest w następujący sposób:

• wytnij 2 platyny tekstolitowe (grubość arkusza powinna wynosić około 1 cm) o wymiarach około 2 na 10 cm;
• połącz je ze sobą i zeszlifuj pilnikiem lub szmerglem od zewnątrz, tworząc cylinder;
• rowki są obrabiane od wewnątrz;
• metalowe pierścienie łączą części ze sobą;
• w przednią część rękojeści, pod wkład składający się z dwóch oddzielnych połówek połączonych śrubą, wkładana jest rurka.

Efektem końcowym będzie uchwyt taki jak na zdjęciu poniżej.

Otwór wewnętrzny wykonany pomiędzy płytkami tekstolitowymi powinien mieć taki przekrój, aby nie zakłócał swobodnego obrotu kabla. Do uchwytu będzie można wstawić dysze o średnicy trzpienia od 2 do 5 mm.

Montaż zespołu grawerującego

Bardzo łatwo jest wykonać statyw (podstawę do montażu silnika elektrycznego) ze sklejki lub tej samej płytki PCB. Aby to zrobić, wykonaj następujące czynności:

• wyciąć kilka kawałków (wystarczą 4) z arkusza materiału odpowiadającego rozmiarowi silnika elektrycznego;
• silnik mocuje się do jednego z fragmentów za pomocą zacisków;
• zmontować pudełko;
• W przedniej części wierci się otwór na giętki wałek.

Stworzoną konstrukcję zawiesza się na ścianie.

Wygodny w użyciu fabryczny uchwyt z zaciskami dla grawera, jeśli pozwalają na to wymiary silnika elektrycznego. Uchwyt można podłączyć do dowolnego stołu. Ale takie urządzenie będzie musiało zostać zakupione dodatkowo.

Dalszy montaż urządzenia grawerującego odbywa się w następującej kolejności:

• za pomocą złącza wykonanego z nawierconej śruby podłączyć kabel do wału silnika elektrycznego;

• na kabel załóż gumowy wąż o odpowiedniej średnicy i przymocuj do niego wykonany uchwyt;

• zainstaluj przycisk start;
• podłączyć sprzęt do sieci;

• sprawdzić funkcjonalność wykonanego urządzenia.

Domowe wiertło pozwoli Ci obrabiać drewno, kości, metal, szkło, plastik, przedmioty ceramiczne, a także różne metale, kamień naturalny i sztuczny.

Silniki elektryczne można wykorzystać także podczas tworzenia domowych szlifierek prostych, zaprojektowany na napięcie 380 V, ale jeśli można je dostosować do 220. W takich przypadkach będziesz musiał trochę więcej majstrować. Wiele informacji na ten temat można znaleźć zarówno w Internecie, jak i w książkach z zakresu elektrotechniki.

Wykonywanie mini wiertarki z silnika

Zdarza się, że w domu trzeba zrobić małe otwory w drewnie lub plastiku, a wiertła nie są odpowiednie. W takich przypadkach pomocna będzie domowa mini-wiertarka wykonana z silnika. Można go również używać do wykonywania grawerowanie w drewnie. A jeśli interesuje Cię radioamatorstwo, to za pomocą stworzonego narzędzia możesz wiercić i ciąć deski.

Aby stworzyć domowe urządzenie, musisz wziąć miniaturowy silnik elektryczny ze starego magnetofonu. Odpowiednie są nawet różne modele silników z zabawek dla dzieci. Jeśli użyjesz minisilnika z magnetofonu 12 V jako napędu, będziesz potrzebować również następujących materiałów i części:

• zasilacz lub kilka akumulatorów (akumulator) z wyjściem 12 V;
• kawałek plastikowej rurki (o długości około 10 cm) o takim przekroju, że można w nim umieścić miniaturowy silnik elektryczny;
• klej żaroodporny;
• przycisk zasilania;
• okablowanie do połączeń elektrycznych.

Możesz samodzielnie złożyć mini-wiertarkę, korzystając z następującego algorytmu:

• za pomocą wiertarki elektrycznej lub noża wykonaj otwór w rurce na przełącznik;
• nasmaruj silnik klejem, aby zamocować go w przyszłej obudowie;

• włóż silnik elektryczny do rurki;
• dowolny z przewodów zasilających silnik wkłada się do wcześniej wywierconego otworu w obudowie, a drugi koniec pozostawia się z tyłu obudowy;

• jeden przewód z zasilacza wsuwa się w otwór pod przyciskiem;
• przylutuj przełącznik do wystających końcówek za pomocą lutownicy, dokładnie izolując styki;

• Dwa pozostałe przewody z końca rurki (od przycisku i silnika) podłączamy do złącza służącego do podłączenia zasilania;

• odetnij szyjkę dowolnej plastikowej butelki;
• wykonaj w środku pokrywy otwór na złącze i sklej te części ze sobą;
• przyklej szyję do rurki;

• podłącz zmontowaną mini wiertarkę do źródła zasilania;

• Naciskając przycisk, sprawdzają funkcjonalność domowego produktu.

Napięcie zasilania należy dobrać tak, aby odpowiadał napięciu roboczemu zastosowanego silnika elektrycznego.

Aby mini wiertarka była autonomiczna, wystarczy podłączyć do niej baterie.

Domowy Dremel z wiertarki i blendera

Jeśli masz stary lub niepotrzebny blender, łatwo jest z niego zrobić mini-wiertarkę. To urządzenie gospodarstwa domowego ma już wygodny uchwyt. Oprócz samego blendera potrzebne będą również następujące urządzenia i dodatkowe części:

• narzędzia do demontażu urządzenia (śrubokręty z różnymi końcówkami, szczypce);
• suwmiarka lub linijka;
• oprawka;
• lutownica z zestawem lutowniczym;
• pilnik wykończeniowy, papier ścierny;
• przełącznik.

Możesz obejść się bez ostatniej części, ale wtedy będziesz musiał stale naciskać ręką przycisk zasilania podczas pracy ze szlifierką prostą.

Grawer z blendera powstaje w następujący sposób:

• ostrożnie zdemontuj sprzęt AGD;
• wyjmują części wewnętrzne: silnik elektryczny i płytkę drukowaną sterującą pracą urządzenia;
• za pomocą suwmiarki zmierzyć średnicę wrzeciona w celu zakupu odpowiedniego dla niego uchwytu zaciskowego;
• jeżeli silnik elektryczny jest zabrudzony czymkolwiek, np. rdzą, to należy go dokładnie oczyścić, starając się nie uszkodzić uzwojeń;
• zamocuj zakupiony uchwyt tulejowy (lub wykonany samodzielnie) na wrzecionie;
• przycisk zasilania znajdujący się już na blenderze zostaje zastąpiony przełącznikiem: styki przewodów są przylutowane;
• przystosować otwór w korpusie sprzętu AGD pod nowy włącznik;
• zainstalować silnik elektryczny z płytką na swoim miejscu w obudowie;
• zebrać narzędzie.

W zależności od modelu blendera, który konwertujesz, może być konieczne wykonanie tej czynności dodatkowe dziury w jego treści lub rozwiń istniejące za pomocą pliku. Nie będzie żadnego problemu z wykonaniem tej czynności

Cały opisany proces składania Dremel z blendera szczegółowo pokazano na poniższym filmie.

Nie musisz przerabiać blendera, wystarczy podłączyć do niego elastyczny wałek do fabrycznego grawera. Sposób dokowania pokazano na poniższym filmie.

Grawer można również wykonać z wiertła. Montaż opcji z wałem elastycznym i bez niego pokazano na poniższych filmach.

Wykonanie grawera z drukarki 3D

Zwykła drukarka 3D to dobra podstawa do stworzenia grawera, za pomocą którego można wycinać różne materiały, wykonywać rękodzieło i wykonywać inne operacje. Aby zaktualizować istniejące urządzenie, będziesz potrzebować dodatkowego zainstalować tablicę, który będzie zasilał obwody operacyjne urządzenia oraz moduł laserowy.

Maszynę grawerującą stworzoną z drukarki 3D pokazano na poniższym filmie.

Oprócz najprostszych metod tworzenia domowej maszyny do grawerowania z drukarki 3D, małego silnika elektrycznego, małego silnika elektrycznego, blendera i wiertarki, istnieją również inne opcje. W tym przypadku podstawą jest zarówno ta technika, jak i inne elektronarzędzia. Rzemieślnicy nieustannie wymyślają nowe modyfikacje, wykazując się wyobraźnią projektową. Wdrażając którąkolwiek z powyższych opcji lub samodzielnego rozwoju w praktyce, powinieneś zapewnić bezpieczeństwo stworzył domowy produkt. Aby to zrobić, należy odpowiednio zaizolować styki elektryczne i niezawodnie zmontować sprzęt.

Czasami trzeba pięknie podpisać prezent, ale nie wiadomo, jak to zrobić. Farba szybko się rozprowadza i ściera, marker nie wchodzi w grę. Grawerowanie najlepiej się do tego nadaje. Nie musisz nawet wydawać na to pieniędzy, ponieważ każdy, kto umie lutować, może własnoręcznie wykonać grawer laserowy z drukarki.

Konstrukcja i zasada działania

Głównym elementem grawera jest laser półprzewodnikowy. Emituje skupioną i bardzo jasną wiązkę światła, która przepala obrabiany materiał. Dostosowując moc promieniowania, możesz zmieniać głębokość i prędkość spalania.

Dioda laserowa oparta jest na krysztale półprzewodnikowym, na górze i na dole znajdują się obszary P i N. Podłączane są do nich elektrody, przez które dostarczany jest prąd. Pomiędzy tymi regionami znajduje się węzeł P - N.

W porównaniu ze zwykłą diodą laserową wygląda jak olbrzym: jej kryształ można szczegółowo zbadać gołym okiem.

Wartości można rozszyfrować w następujący sposób:

1. Obszar P (dodatni).
2. Przejście P - N.
3. Obszar N (ujemny).

Końce kryształu są wypolerowane do perfekcji, dzięki czemu pełni on funkcję rezonatora optycznego. Elektrony przepływające z obszaru naładowanego dodatnio do obszaru ujemnego wzbudzają fotony na złączu P-N. Odbijając się od ścian kryształu, każdy foton generuje dwa podobne, które z kolei również się dzielą i tak w nieskończoność. Reakcja łańcuchowa zachodząca w krysztale lasera półprzewodnikowego nazywana jest procesem pompowania. Im więcej energii dostarczanej do kryształu, tym więcej jest ona pompowana do wiązki lasera. Teoretycznie można nasycać go w nieskończoność, ale w praktyce wszystko jest inne.

Podczas pracy dioda nagrzewa się i należy ją ochłodzić. Jeśli stale zwiększasz moc dostarczaną do kryształu, prędzej czy później nadejdzie moment, w którym układ chłodzenia nie będzie już w stanie poradzić sobie z odprowadzaniem ciepła i dioda się przepali.

Moc diod laserowych zwykle nie przekracza 50 watów. Powyżej tej wartości wykonanie efektywnego układu chłodzenia staje się trudne, dlatego produkcja diod dużej mocy jest niezwykle kosztowna.

Istnieją lasery półprzewodnikowe o mocy 10 kilowatów lub większej, ale wszystkie są kompozytowe. Ich rezonator optyczny jest pompowany przez diody małej mocy, których liczba może sięgać kilkuset.

Lasery złożone nie są stosowane w grawerach, ponieważ ich moc jest zbyt duża.

Tworzenie grawera laserowego

Do prostych prac, takich jak wypalanie wzorów na drewnie, nie są potrzebne skomplikowane i drogie urządzenia. Wystarczy domowy grawer laserowy zasilany baterią.

Przed wykonaniem graweru, do jego montażu należy przygotować następujące części:

Wyjmij głowicę zapisującą z napędu DVD.

Ostrożnie zdejmij soczewkę skupiającą i zdemontuj obudowę głowicy, aż zobaczysz 2 lasery ukryte w osłonach rozprowadzających ciepło.

Jednym z nich jest podczerwień, służąca do odczytywania informacji z dysku. Drugi, czerwony, to ten, który pisze. Aby je rozróżnić, przyłóż do ich zacisków napięcie 3 woltów.

Pinout:

Przed badaniem należy założyć ciemne okulary. Nigdy nie sprawdzaj lasera, patrząc na okienko diody. Wystarczy spojrzeć na odbicie wiązki.

Musisz wybrać laser, który się zaświeci. Resztę możesz wyrzucić, jeśli nie wiesz, gdzie ją wykorzystać. Aby zabezpieczyć się przed ładunkami elektrostatycznymi, zlutuj ze sobą wszystkie przewody diody i odłóż ją na bok. Odetnij 15 cm odcinek profilu. Wywierć w nim otwór na przycisk zegara. W skrzynce wykonaj wycięcia na profil, gniazdo ładowania i włącznik.

Schemat ideowy grawerki laserowej DVD DIY wygląda następująco:

Ocynuj pola kontaktowe na płycie kontroli ładowania i uchwycie:

Używając przewodów do styków B+ i B- kontrolera ładowania, przylutuj komorę akumulatora. Styki + i - idą do gniazda, pozostałe 2 idą do diody laserowej. Najpierw przylutuj obwód zasilania lasera poprzez montaż powierzchniowy i dobrze zaizoluj taśmą.

Upewnij się, że zaciski elementów radiowych nie powodują zwarcia między sobą. Przylutuj diodę laserową i przycisk do obwodu zasilania. Zmontowane urządzenie należy umieścić w profilu i przykleić laser klejem przewodzącym ciepło. Pozostałe części zabezpiecz taśmą dwustronną. Zainstaluj ponownie przycisk taktu.

Włóż profil do puszki, wyciągnij przewody i zabezpiecz gorącym klejem. Przylutuj przełącznik i zainstaluj go. Wykonaj tę samą procedurę z gniazdem ładowania. Za pomocą pistoletu do klejenia na gorąco przyklej komorę baterii i kontroler ładowania na swoim miejscu. Włóż baterię do uchwytu i zamknij pudełko pokrywką.

Przed użyciem należy ustawić laser. Aby to zrobić, umieść w odległości 10 centymetrów od niej kartkę papieru, która będzie celem wiązki lasera. Umieść soczewkę skupiającą przed diodą. Przesuwając go dalej i bliżej, osiągnij przepalenie celu. Przyklej soczewkę do profilu w miejscu, w którym uzyskano największy efekt.

Zmontowany grawer doskonale nadaje się do drobnych prac i celów rozrywkowych, takich jak zapalanie zapałek i palenie balonów.

Pamiętaj, że grawer nie jest zabawką i nie należy go dawać dzieciom. Wiązka lasera powoduje nieodwracalne skutki w przypadku zetknięcia się z oczami, dlatego należy przechowywać urządzenie poza zasięgiem dzieci.

Produkcja urządzeń CNC

Przy dużych nakładach pracy konwencjonalny grawer nie poradzi sobie z obciążeniem. Jeśli zamierzasz go używać często i często, będziesz potrzebować urządzenia CNC.

Montaż wnętrza

Możesz nawet wykonać grawer laserowy w domu. Aby to zrobić, należy wyjąć silniki krokowe i prowadnice z drukarki. Będą napędzać laser.

Pełna lista wymaganych części wygląda następująco:

Schemat połączeń wszystkich komponentów:

Widok z góry:

Objaśnienie symboli:

1. Laser półprzewodnikowy z radiatorem.
2. Przewóz.
3. Prowadnice osi X.
4. Rolki dociskowe.
5. Silnik krokowy.
6. Przekładnia napędowa.
7. Pasek zębaty.
8. Mocowania prowadzące.
9. Przekładnie.
10. Silniki krokowe.
11. Podstawa z blachy.
12. Prowadnice osi Y.
13. Wózki osi X.
14. Paski rozrządu.
15. Podpory montażowe.
16. Wyłączniki krańcowe.

Zmierz długość prowadnic i podziel je na dwie grupy. Pierwsza będzie zawierać 4 krótkie, druga - 2 długie. Prowadnice z tej samej grupy muszą mieć tę samą długość.

Do długości każdej grupy prowadnic dodaj 10 centymetrów i dotnij podstawę do uzyskanych wymiarów. Zegnij wsporniki w kształcie litery U do mocowania ze skrawków i przyspawaj je do podstawy. Zaznacz i wywierć otwory na śruby.

Wywierć otwór w chłodnicy i wklej tam laser za pomocą kleju przewodzącego ciepło. Przylutuj do niego przewody i tranzystor. Przykręć chłodnicę do wózka.

Zamontuj mocowania szyn prowadzących na dwóch wspornikach i zabezpiecz je śrubami. Włóż prowadnice osi Y do uchwytów, na ich wolnych końcach umieść wózki osi X. Włóż pozostałe prowadnice z zamontowaną na nich głowicą lasera. Umieść łączniki na prowadnicach osi Y i przykręć je do wsporników.

Wywiercić otwory w miejscach montażu silników elektrycznych i osi przekładni. Zamontuj ponownie silniki krokowe i umieść koła zębate napędowe na ich wałach. Włóż wycięte osie z metalowego pręta w otwory i zabezpiecz je klejem epoksydowym. Po stwardnieniu nakładamy na osie koła zębate i rolki dociskowe wraz z włożonymi w nie łożyskami.

Zamontuj paski rozrządu zgodnie z rysunkiem. Przed zapięciem należy je mocno zaciągnąć. Sprawdź ruchomość osi X i głowicy lasera. Powinny poruszać się z niewielkim wysiłkiem, obracając wszystkie rolki i koła zębate w paskach.

Podłącz przewody do lasera, silników i wyłączników końcowych i zwiąż je opaskami zaciskowymi. Powstałe wiązki należy umieścić w ruchomych kanałach kablowych i przymocować do wózków.

Wyprowadź końce przewodów na zewnątrz.

Produkcja obudów

Wywierć otwory w podstawie na narożniki. Odsuń się o 2 centymetry od jego krawędzi i narysuj prostokąt.

Jego szerokość i długość powtarzają wymiary przyszłego ciała. Wysokość obudowy musi być taka, aby zmieściły się w niej wszystkie mechanizmy wewnętrzne.

Objaśnienie symboli:

1. Pętle.
2. Przycisk taktu (start/stop).
3. Przełącznik zasilania Arduino.
4. Przełącznik laserowy.
5. Gniazdo 2,1 x 5,5 mm do zasilania napięciem 5 V.
6. Skrzynka ochronna do falownika DC-DC.
7. Przewody.
8. Pudełko ochronne Arduino.
9. Mocowania obudowy.
10. Narożniki.
11. Opierać.
12. Nogawki wykonane z antypoślizgowego materiału.
13. Pokrywa.

Wytnij wszystkie części nadwozia ze sklejki i zabezpiecz je narożnikami. Za pomocą zawiasów załóż pokrywę na korpus i przykręć ją do podstawy. Wytnij otwór w przedniej ścianie i przeprowadź przez niego przewody.

Zmontuj osłony ochronne ze sklejki i wytnij w nich otwory na przyciski, przełączniki i gniazdka. Umieść Arduino w obudowie tak, aby złącze USB pasowało do przewidzianego dla niego otworu. Przetwornicę DC-DC ustawić na napięcie 3 V przy prądzie 2 A. Zamocować w obudowie.

Zainstaluj ponownie przycisk, gniazdo zasilania, przełączniki i zlutuj obwód elektryczny grawera. Po przylutowaniu wszystkich przewodów załóż obudowy na obudowę i przykręć je śrubami samogwintującymi. Aby grawer mógł działać należy wgrać firmware do Arduino.

Po wgraniu oprogramowania sprzętowego włącz grawer i naciśnij przycisk „Start”. Pozostaw laser wyłączony. Naciśnięcie przycisku rozpocznie proces kalibracji, podczas którego mikrokontroler zmierzy i zapamięta długość wszystkich osi oraz określi położenie głowicy lasera. Po jego zakończeniu grawer będzie całkowicie gotowy do pracy.

Zanim zaczniesz pracować z grawerem, musisz przekonwertować obrazy do formatu zrozumiałego dla Arduino. Można to zrobić za pomocą programu Inkscape Laserengraver. Przenieś do niego wybrany obraz i kliknij Konwertuj. Powstały plik prześlij kablem do Arduino i rozpocznij proces drukowania, włączając najpierw laser.

Taki grawer może obrabiać wyłącznie przedmioty składające się z substancji organicznych: drewna, tworzyw sztucznych, tkanin, powłok malarskich i lakierniczych i innych. Nie można na nim grawerować metali, szkła i ceramiki.

Nigdy nie włączaj grawera z otwartą pokrywą. Wiązka lasera wpadając do oczu, koncentruje się na siatkówce, uszkadzając ją. Odruchowe zamykanie powiek Cię nie uratuje – laser będzie miał czas na wypalenie obszaru siatkówki jeszcze zanim się zamkną. Możesz nic nie czuć, ale z biegiem czasu siatkówka zacznie się odklejać, co może prowadzić do całkowitej lub częściowej utraty wzroku.

Jeśli złapiesz laserowego „króliczka”, jak najszybciej skontaktuj się z okulistą - pomoże to uniknąć poważnych problemów w przyszłości.

Do wykonania grawera laserowego lub maszyny CNC (komputerowego sterowania numerycznego) będziemy potrzebować:

DVD-ROM lub CD-ROM
- Sklejka o grubości 10 mm (można zastosować 6 mm)
- Wkręty do drewna 2,5 x 25 mm, 2,5 x 10 mm
- Arduino Uno (można zastosować kompatybilne płytki)
- Sterownik silnika L9110S 2 szt.
- Laser 1000 MW 405nm Niebieski fiolet
- Joystick analogowy
- Przycisk
- zasilacz 5V (użyję starego, ale sprawnego zasilacza komputerowego)
- Tranzystor TIP120 lub TIP122
- Rezystor 2,2 kOhm, 0,25 W
- Podłączenie przewodów
- Wyrzynarka elektryczna
- Wiertarka
- Wiertła do drewna 2mm, 3mm, 4mm
- Śruba 4 mm x 20 mm
- Nakrętki i podkładki 4 mm
- Lutownica
- Lut, kalafonia

Krok 1 Zdemontuj dyski.
Do grawera nadaje się każdy napęd CD lub DVD. Konieczne jest jego zdemontowanie i usunięcie mechanizmu wewnętrznego, są one dostępne w różnych rozmiarach:

Konieczne jest usunięcie całej optyki i płytki drukowanej znajdującej się na mechanizmie:

Musisz przykleić stół do jednego z mechanizmów. Z tej samej sklejki możesz zrobić stół, wycinając kwadrat o boku 80 mm. Lub wytnij ten sam kwadrat z opakowania CD/DVD-ROM. Następnie część, którą planujesz grawerować, można docisnąć magnesem. Po wycięciu kwadratu przyklejamy go:

Do drugiego mechanizmu należy przykleić płytkę, do której następnie zostanie przymocowany laser. Możliwości wykonania jest wiele i wszystko zależy od tego co masz pod ręką. Użyłem plastikowej płytki modelarskiej. Moim zdaniem jest to najwygodniejsza opcja. Otrzymałem następujące informacje:

Krok 2 Wykonanie ciała.
Do wykonania korpusu naszego grawera użyjemy sklejki o grubości 10 mm. Jeśli jej nie masz, możesz wziąć sklejkę o mniejszej grubości, np. 6 mm, lub zastąpić sklejkę plastikiem. Musisz wydrukować poniższe zdjęcia i za pomocą tych szablonów wyciąć jedną część dolną, jedną górną i dwie części boczne. W miejscach oznaczonych kółkiem wykonaj otwory na wkręty samogwintujące o średnicy 3 mm.

Po cięciu powinieneś otrzymać:

W górnej i dolnej części należy wykonać otwory o średnicy 4 mm do mocowania części napędowych. Nie mogę od razu oznaczyć tych dziur, ponieważ są różne:

Do montażu należy użyć wkrętów do drewna 2,5 x 25 mm. W miejscach wkręcania śrub należy wstępnie nawiercić otwory wiertłem o średnicy 2 mm. W przeciwnym razie sklejka może pęknąć. Jeśli zamierzasz złożyć obudowę z tworzywa sztucznego, konieczne jest zapewnienie połączenia części za pomocą metalowych narożników i użycie śrub o średnicy 3 mm. Aby nadać mu estetyczny wygląd, nasz grawer powinien przeszlifować wszystkie części drobnym papierem ściernym, w razie potrzeby można je pomalować. Lubię czerń, pomalowałem wszystkie części na czarno.

Krok 3 Przygotuj zasilacz.
Do zasilania grawera potrzebny jest zasilacz 5 V o natężeniu co najmniej 1,5 ampera. Użyję starego zasilacza komputerowego. Odetnij wszystkie poduszki. Aby uruchomić zasilacz należy zewrzeć przewody zielony (PC_ON) i czarny (GND). Dla wygody możesz umieścić przełącznik pomiędzy tymi przewodami lub po prostu skręcić je ze sobą i użyć przełącznika zasilania, jeśli taki istnieje.

Aby podłączyć obciążenie, wyprowadzamy przewody czerwony (+5), żółty (+12) i czarny (GND). Fioletowy (tryb gotowości +5) może generować maksymalnie 2 ampery lub mniej, w zależności od źródła zasilania. Jest na nim napięcie nawet przy rozwartych przewodach zielonym i czarnym.

Dla wygody grawer przyklejamy do zasilacza taśmą dwustronną.

Krok 4 Joystick do sterowania ręcznego.
Do ustawienia początkowej pozycji grawerowania posłużymy się analogowym joystickiem i przyciskiem. Umieszczamy wszystko na płytce drukowanej i wyciągamy przewody do podłączenia do Arduino. Przykręć do korpusu:

Łączymy według poniższego schematu:

Out X - pin A4 Arduino Out Y - pin A5 Arduino Out Sw – pin 3 Arduino Vcc - +5 Zasilanie Gnd – Gnd Arduino

Krok 5 Umieść elektrykę.
Całą elektrykę umieścimy za naszym grawerem. Mocujemy Arduino Uno i sterownik silnika za pomocą wkrętów samogwintujących 2,5 x 10 mm. Łączymy w następujący sposób:

Przewody od silnika krokowego podłączamy wzdłuż osi X (tabela) do wyjść sterownika silnika L9110S. Dalej tak:
B-IA – pin 7 B-IB – pin 6 A-IA – pin 5 A-IB – pin 4 Vcc - +5 z zasilania GND - GND

Podłączamy przewody od silnika krokowego wzdłuż osi Y (laser) do wyjść sterownika silnika L9110S. Dalej tak:
B-IA – pin 12 B-IB – pin 11 A-IA – pin 10 A-IB – pin 9 Vcc - +5 z zasilania GND – GND

Jeśli przy pierwszym uruchomieniu silniki buczą, ale się nie ruszają, warto zamienić miejscami przewody przykręcone od silników.

Nie zapomnij podłączyć:
+5 z Arduino - +5 zasilania GND Arduino – GND Zasilanie

Krok 6 Zainstaluj laser.
W Internecie pełno jest schematów i instrukcji wykonania lasera z diody laserowej z nagrywarki DVD-Rom. Proces ten jest długi i skomplikowany. W związku z tym kupiłem gotowy laser ze sterownikiem i chłodnicą chłodzącą. To znacznie upraszcza proces produkcji grawerów laserowych. Laser pobiera aż 500 mA, dlatego nie można go podłączyć bezpośrednio do Arduino. Laser podłączymy poprzez tranzystor TIP120 lub TIP122.

W szczelinie pomiędzy bazą tranzystora a pinem 2 Arduino należy umieścić rezystor 2,2 kOm.

Baza – R 2,2 kOm – pin 2 Arduino Kolektor – GND Laser (czarny przewód) Emiter – GND (wspólne zasilanie) +5 laser (czerwony przewód) - +5 zasilanie

Połączeń tutaj nie jest zbyt wiele, więc wszystko lutujemy na wagę, izolujemy i przykręcamy tranzystor z tyłu obudowy:

Aby trwale zamocować laser, należy wyciąć kolejną płytkę z tego samego tworzywa, co płytka przyklejona do osi Y. Mocujemy do niego laserowy radiator chłodzący za pomocą śrub znajdujących się w zestawie lasera:

Wkładamy laser do wnętrza radiatora i zabezpieczamy go śrubami, które również znajdują się w zestawie lasera:

I przykręcamy całą konstrukcję do naszego grawera:

Krok 7 Środowisko programistyczne Arduino IDE.
Powinieneś pobrać i zainstalować Arduino IDE. Najlepszym sposobem na to jest skorzystanie z oficjalnego projektu.

Najnowsza wersja w chwili pisania instrukcji to ARDUINO 1.8.5. Nie są wymagane żadne dodatkowe biblioteki. Należy podłączyć Arduino Uno do komputera i wgrać do niego następujący szkic:

Po wypełnieniu szkicu należy sprawdzić czy grawer działa tak jak powinien.

Uwaga! Laser to nie zabawka! Promień lasera, nawet nieostry, a nawet odbity, uszkadza siatkówkę, gdy dostanie się do oka. Gorąco polecam zakup okularów ochronnych! Wszystkie prace testowe i regulacyjne przeprowadzane są wyłącznie w okularach ochronnych. Nie należy także obserwować lasera podczas procesu grawerowania bez okularów.

Włącz zasilanie. Kiedy położenie joysticka zmienia się do przodu lub do tyłu, stół powinien się poruszać, a oś Y, czyli laser, powinna poruszać się od lewej do prawej. Po naciśnięciu przycisku laser powinien się włączyć.

Następnie musisz wyregulować ostrość lasera. Zakładamy okulary ochronne! Połóż małą kartkę papieru na stole i naciśnij przycisk. Zmieniając położenie soczewki (obracamy soczewkę), znajdujemy położenie, w którym punkt lasera na arkuszu jest minimalny.

Krok 8 Przygotowanie przetwarzania.
Do przeniesienia obrazu do grawera posłużymy się środowiskiem programistycznym Processing. Trzeba pobrać z oficjalnej strony

Lasery od dawna są częścią naszego codziennego życia. Przewodnicy używają wskaźników świetlnych, budowniczowie używają belki do ustawiania poziomów. Zdolność lasera do nagrzewania materiałów (aż do zniszczenia termicznego) wykorzystywana jest do wycinania i projektowania dekoracyjnego.

Jednym z zastosowań jest grawerowanie laserowe. Na różnych materiałach możliwe jest uzyskanie drobnych wzorów praktycznie bez ograniczeń złożoności.

Powierzchnie drewniane świetnie nadają się do spalania. Szczególnie cenione są grawery na podświetlanej pleksi.

W sprzedaży dostępny jest szeroki wybór maszyn do grawerowania, w większości wyprodukowanych w Chinach. Sprzęt nie jest zbyt drogi, jednak kupowanie go dla zabawy nie jest wskazane. O wiele ciekawiej jest wykonać grawer laserowy własnymi rękami.

Wystarczy pozyskać laser o mocy kilku W i stworzyć ramowy układ ruchu w dwóch osiach współrzędnych.

DIY maszyna do grawerowania laserowego

Pistolet laserowy nie jest najbardziej skomplikowanym elementem konstrukcyjnym i istnieją opcje. W zależności od zadań możesz wybrać inną moc (w zależności od kosztu, aż do bezpłatnego zakupu). Rzemieślnicy z Państwa Środka oferują różne gotowe projekty, czasem wykonane z wysoką jakością.


Takim pistoletem o mocy 2W można ciąć nawet sklejkę. Możliwość skupienia się na wymaganej odległości pozwala kontrolować zarówno szerokość grawerowania, jak i głębokość penetracji (w przypadku projektów 3D).

Koszt takiego urządzenia wynosi około 5-6 tysięcy rubli. Jeśli nie jest potrzebna duża moc, użyj lasera małej mocy z nagrywarki DVD, którą można kupić za grosze na rynku radiowym.

Istnieją całkiem wykonalne rozwiązania, produkcja zajmie jeden dzień wolny

Jak wyjąć półprzewodnik laserowy z napędu, nie trzeba tłumaczyć, jeśli wiesz, jak „robić rzeczy” rękami, nie jest to trudne. Najważniejsze jest, aby wybrać trwałą i wygodną obudowę. Ponadto laser „bojowy”, choć małej mocy, wymaga chłodzenia. W przypadku napędu DVD wystarczy pasywny radiator.

Wielu z tych domowych rzemieślników, którzy w swoim warsztacie wytwarzają i ozdabiają produkty z drewna i innych materiałów, prawdopodobnie zastanawiało się, jak własnoręcznie wykonać grawer laserowy. Obecność takiego sprzętu, którego modele seryjne są dość drogie, umożliwia nie tylko nakładanie skomplikowanych projektów na powierzchnię przedmiotu obrabianego z dużą precyzją i szczegółowością, ale także przeprowadzanie cięcia laserowego różnych materiałów.

Domowy grawer laserowy, który będzie kosztował znacznie mniej niż model seryjny, można wykonać nawet jeśli nie posiada się dogłębnej wiedzy z zakresu elektroniki i mechaniki. Grawer laserowy proponowanej konstrukcji zmontowany jest na platformie sprzętowej Arduino i posiada moc 3 W, natomiast dla modeli przemysłowych parametr ten wynosi co najmniej 400 W. Jednak nawet tak mała moc pozwala na wykorzystanie tego urządzenia do cięcia wyrobów ze styropianu, arkuszy korkowych, tworzyw sztucznych i tektury, a także wykonywania wysokiej jakości grawerowania laserowego.

Wymagane materiały

Aby wykonać własny grawer laserowy za pomocą Arduino, potrzebne będą następujące materiały eksploatacyjne, mechanizmy i narzędzia:

• platforma sprzętowa Arduino R3;
• Proto Board wyposażony w wyświetlacz;
• silniki krokowe, które można wykorzystać jako silniki elektryczne z drukarki lub odtwarzacza DVD;
• laser o mocy 3 W;
• laserowe urządzenie chłodzące;
• regulator napięcia DC-DC;
• tranzystor MOSFET;
• płytki elektroniczne sterujące silnikami grawera laserowego;
• wyłączniki krańcowe;
• obudowa, w której możesz umieścić wszystkie elementy konstrukcyjne domowego grawera;
• paski rozrządu i koła pasowe do ich montażu;
• łożyska kulkowe o różnych rozmiarach;
• cztery drewniane deski (dwie z nich o wymiarach 135x10x2 cm, a pozostałe dwie - 125x10x2 cm);
• cztery okrągłe metalowe pręty o średnicy 10 mm;
• śruby, nakrętki i wkręty;
• smar;
• zaciski;
• komputer;
• wiertła o różnych średnicach;
• piła tarczowa;
• papier ścierny;
• wice;
• standardowy zestaw narzędzi ślusarskich.

Część elektryczna domowego grawera laserowego

Głównym elementem obwodu elektrycznego prezentowanego urządzenia jest emiter laserowy, na którego wejście należy podać stałe napięcie o wartości nie przekraczającej dopuszczalnych parametrów. Jeśli ten wymóg nie zostanie spełniony, laser może po prostu się przepalić. Emiter laserowy zastosowany w instalacji grawerującej prezentowanej konstrukcji jest zaprojektowany na napięcie 5 V i prąd nie przekraczający 2,4 A, dlatego regulator DC-DC należy skonfigurować na prąd o natężeniu 2 A i napięciu do 5 V.

Tranzystor MOSFET, będący najważniejszym elementem części elektrycznej grawera laserowego, jest niezbędny do włączania i wyłączania emitera laserowego podczas odbierania sygnału ze sterownika Arduino. Sygnał elektryczny generowany przez sterownik jest bardzo słaby, więc tylko tranzystor MOSFET jest w stanie go wyczuć, a następnie odblokować i zamknąć obwód mocy lasera. W obwodzie elektrycznym grawera laserowego taki tranzystor jest instalowany pomiędzy dodatnim stykiem lasera a ujemnym stykiem regulatora prądu stałego.

Silniki krokowe grawerki laserowej połączone są poprzez jedną elektroniczną płytkę sterującą, co zapewnia ich synchroniczną pracę. Dzięki takiemu połączeniu paski rozrządu napędzane wieloma silnikami nie zwisają i utrzymują stabilne napięcie podczas pracy, co zapewnia jakość i dokładność wykonywanej obróbki.

Należy pamiętać, że dioda laserowa zastosowana w domowej maszynie grawerującej nie powinna się przegrzewać.

Aby to zrobić, należy zapewnić jego skuteczne chłodzenie. Problem ten można rozwiązać po prostu: obok diody instaluje się zwykły wentylator komputerowy. Aby zapobiec przegrzaniu płytek sterujących silnikami krokowymi, obok nich umieszcza się również chłodnice komputerowe, ponieważ konwencjonalne grzejniki nie radzą sobie z tym zadaniem.

Zdjęcia z procesu montażu obwodu elektrycznego

Zdjęcie-1 Zdjęcie-2 Zdjęcie-3
Foto-4 Foto-5 Foto-6

Proces budowania

Domowa maszyna grawerująca o proponowanej konstrukcji jest urządzeniem typu wahadłowego, którego jeden z ruchomych elementów odpowiada za ruch wzdłuż osi Y, a pozostałe dwa, sparowane, za ruch wzdłuż osi X. co jest również określone w parametrach takiej drukarki 3D, brana jest pod uwagę głębokość, na jaką spalany jest przetwarzany materiał. Głębokość otworów, w które osadzone są elementy mechanizmu wahadłowego grawera laserowego, musi wynosić co najmniej 12 mm.

Rama biurka - wymiary i tolerancje

Zdjęcie-1 Zdjęcie-2 Zdjęcie-3
Foto-4 Foto-5 Foto-6

Pręty aluminiowe o średnicy co najmniej 10 mm mogą pełnić funkcję elementów prowadzących, po których porusza się głowica robocza urządzenia grawerującego laserowo. Jeśli nie ma możliwości znalezienia prętów aluminiowych, można do tego celu zastosować prowadnice stalowe o tej samej średnicy. Konieczność stosowania prętów o dokładnie tej średnicy tłumaczy się faktem, że w tym przypadku głowica robocza urządzenia do grawerowania laserowego nie będzie się zwisać.

Produkcja wózka ruchomego

Zdjęcie-1 Zdjęcie-2 Zdjęcie-3

Powierzchnię prętów, które będą służyć jako elementy prowadzące laserowego urządzenia grawerującego należy oczyścić z fabrycznego smaru i dokładnie wyszlifować do idealnej gładkości. Następnie należy je pokryć smarem na bazie białego litu, który usprawni proces ślizgania.

Montaż silników krokowych na korpusie domowego urządzenia grawerującego odbywa się za pomocą wsporników wykonanych z blachy. Aby wykonać taki wspornik, blacha, której szerokość w przybliżeniu odpowiada szerokości samego silnika i której długość jest dwukrotnie większa od długości jego podstawy, jest wygięta pod kątem prostym. Na powierzchni takiego wspornika, gdzie będzie umieszczona podstawa silnika elektrycznego, wierci się 6 otworów, z których 4 są niezbędne do zamocowania samego silnika, a pozostałe dwa służą do przymocowania wspornika do nadwozia za pomocą zwykłego samoprzylepnego -wkręty samogwintujące.

Do montażu mechanizmu napędowego składającego się z dwóch kół pasowych, podkładki i śruby na wale silnika elektrycznego wykorzystuje się również kawałek blachy o odpowiednich wymiarach. Aby zamontować takie urządzenie, z blachy uformowany jest profil w kształcie litery U, w którym wiercone są otwory do mocowania go do korpusu grawera i do wyjścia wału silnika elektrycznego. Koła pasowe, na których będą nałożone paski rozrządu, zamontowane są na wale elektrycznego silnika napędowego i umieszczone w wewnętrznej części profilu w kształcie litery U. Paski zębate umieszczone na kołach pasowych, które powinny napędzać czółenka urządzenia grawerującego, łączone są z ich drewnianymi podstawami za pomocą wkrętów samogwintujących.

Montaż silników krokowych

Zdjęcie-1 Zdjęcie-2 Zdjęcie-3
Foto-4 Foto-5 Foto-6

Instalacja oprogramowania

Twój hodowca laserowy, który musi działać w trybie automatycznym, będzie wymagał nie tylko instalacji, ale także konfiguracji specjalnego oprogramowania. Najważniejszym elementem takiego wsparcia jest program, który pozwala stworzyć kontury pożądanego projektu i przekształcić je w rozszerzenie zrozumiałe dla elementów sterujących grawera laserowego. Program ten jest ogólnodostępny i można go bez problemu pobrać na komputer.

Program pobrany na komputer sterujący urządzeniem grawerującym zostaje rozpakowany z archiwum i zainstalowany. Dodatkowo będziesz potrzebować biblioteki konturów, a także programu, który prześle dane o utworzonym rysunku lub napisie do kontrolera Arduino. Taka biblioteka (a także program do przesyłania danych do administratora) również znajduje się w domenie publicznej. Aby Twój laserowy produkt domowej roboty działał poprawnie, a wykonany za jego pomocą grawer był wysokiej jakości, konieczne będzie skonfigurowanie samego sterownika do parametrów urządzenia grawerującego.

Funkcje korzystania z konturów

Jeśli już zastanawiałeś się, jak wykonać ręczny grawer laserowy, konieczne jest wyjaśnienie kwestii parametrów konturów, które można zastosować za pomocą takiego urządzenia. Takie kontury, których wnętrze nie jest wypełnione nawet po zamalowaniu oryginalnego rysunku, należy przesłać do sterownika grawera jako pliki nie w formacie pikselowym (jpeg), ale w formacie wektorowym. Oznacza to, że obraz lub napis naniesiony takim grawerem na powierzchnię przetworzonego produktu nie będzie się składał z pikseli, a z kropek. Takie obrazy i napisy można dowolnie skalować, skupiając się na powierzchni, na której mają zostać naniesione.

Za pomocą grawerki laserowej na powierzchnię przedmiotu obrabianego można nanieść niemal każdy wzór i napis, jednak aby to zrobić, ich układy komputerowe muszą zostać przekonwertowane do formatu wektorowego. Ta procedura nie jest trudna do wykonania: służą do tego specjalne programy Inkscape lub Adobe Illustrator. Plik, który został już przekonwertowany do formatu wektorowego, musi zostać ponownie przekonwertowany, aby mógł zostać poprawnie przetworzony przez sterownik maszyny grawerującej. Do tej konwersji wykorzystywany jest program Inkscape Laserengraver.

Końcowy montaż i przygotowanie do pracy

Po wykonaniu własnoręcznie maszyny do grawerowania laserowego i pobraniu niezbędnego oprogramowania do komputera sterującego nie rozpoczynaj pracy od razu: sprzęt wymaga ostatecznej konfiguracji i regulacji. Co to jest za dostosowanie? Przede wszystkim należy upewnić się, że maksymalne ruchy głowicy lasera maszyny wzdłuż osi X i Y pokrywają się z wartościami uzyskanymi podczas konwersji pliku wektorowego. Ponadto w zależności od grubości materiału, z którego wykonany jest obrabiany przedmiot, konieczne jest dostosowanie parametrów prądu dostarczanego do głowicy lasera. Należy to zrobić, aby nie przepalić produktu, na powierzchni którego chcesz grawerować.